test_tls.c

   1 /*
   2  * Simple Client/Server connection test
   3  *
   4  * Based on OpenSSL example code.
   5  * Copyright (C) 2019 vt@altlinux.org. All Rights Reserved.
   6  *
   7  * Contents licensed under the terms of the OpenSSL license
   8  * See https://www.openssl.org/source/license.html for details
   9  */
  10
  11 #include "e_gost_err.h"
  12 #include "gost_lcl.h"
  13 #include <openssl/evp.h>
  14 #include <openssl/ssl.h>
  15 #include <openssl/bio.h>
  16 #include <openssl/rand.h>
  17 #include <openssl/err.h>
  18 #include <openssl/asn1.h>
  19 #include <openssl/obj_mac.h>
  20 #include <openssl/x509v3.h>
  21 #include <openssl/ec.h>
  22 #include <openssl/bn.h>
  23 #include <string.h>
  24 #include <stdlib.h>
  25 #include <unistd.h>
  26 #include <sys/wait.h>
  27 #include <sys/types.h>
  28 #include <signal.h>
  29 #include <sys/socket.h>
  30 #include <netinet/in.h>
  31 #include <arpa/inet.h>
  32 #include <err.h>
  33
  34 /* For X509_NAME_add_entry_by_txt */
  35 #pragma GCC diagnostic ignored "-Wpointer-sign"
  36
  37 #define T(e) ({ if (!(e)) { \
  38                 ERR_print_errors_fp(stderr); \
  39                 OpenSSLDie(__FILE__, __LINE__, #e); \
  40             } \
  41         })
  42 #define TE(e) ({ if (!(e)) { \
  43                 ERR_print_errors_fp(stderr); \
  44                 fprintf(stderr, "Error at %s:%d %s\n", __FILE__, __LINE__, #e); \
  45                 return -1; \
  46             } \
  47         })
  48
  49 #define cRED    "\033[1;31m"
  50 #define cDRED   "\033[0;31m"
  51 #define cGREEN  "\033[1;32m"
  52 #define cDGREEN "\033[0;32m"
  53 #define cBLUE   "\033[1;34m"
  54 #define cDBLUE  "\033[0;34m"
  55 #define cNORM   "\033[m"
  56 #define TEST_ASSERT(e) {if ((test = (e))) \
  57                  printf(cRED "  Test FAILED\n" cNORM); \
  58              else \
  59                  printf(cGREEN "  Test passed\n" cNORM);}
  60
  61 struct certkey {
  62     EVP_PKEY *pkey;
  63     X509 *cert;
  64 };
  65
  66 static int verbose;
  67 static const char *cipher_list;
  68
  69 /* How much K to transfer between client and server. */
  70 #define KTRANSFER (1 * 1024)
  71
  72 /*
  73  * Simple TLS Server code is based on
  74  * https://wiki.openssl.org/index.php/Simple_TLS_Server
  75  */
  76 static int s_server(EVP_PKEY *pkey, X509 *cert, int client)
  77 {
  78     SSL_CTX *ctx;
  79     T(ctx = SSL_CTX_new(TLS_server_method()));
  80     T(SSL_CTX_use_certificate(ctx, cert));
  81     T(SSL_CTX_use_PrivateKey(ctx, pkey));
  82     T(SSL_CTX_check_private_key(ctx));
  83
  84     SSL *ssl;
  85     T(ssl = SSL_new(ctx));
  86     T(SSL_set_fd(ssl, client));
  87     if (cipher_list)
  88         T(SSL_set_cipher_list(ssl, cipher_list));
  89     T(SSL_accept(ssl) == 1);
  90
  91     /* Receive data from client */
  92     char buf[1024];
  93     int i;
  94     for (i = 0; i < KTRANSFER; i++) {
  95         int k;
  96
  97         T(SSL_read(ssl, buf, sizeof(buf)) == sizeof(buf));
  98         for (k = 0; k < sizeof(buf); k++)
  99             if (buf[k] != 'c')
 100                 err(1, "corruption from client");
 101     }
 102     /* Send data to client. */
 103     memset(buf, 's', sizeof(buf));
 104     for (i = 0; i < KTRANSFER; i++) {
 105         T(SSL_write(ssl, buf, sizeof(buf)) == sizeof(buf));
 106     }
 107     SSL_shutdown(ssl);
 108     SSL_free(ssl);
 109     close(client);
 110
 111     SSL_CTX_free(ctx);
 112     return 0;
 113 }
 114
 115 /*
 116  * Simple TLC Client code is based on man BIO_f_ssl and
 117  * https://wiki.openssl.org/index.php/SSL/TLS_Client
 118  */
 119 static int s_client(int server)
 120 {
 121     SSL_CTX *ctx;
 122     T(ctx = SSL_CTX_new(TLS_client_method()));
 123
 124     BIO *sbio;
 125     T(sbio = BIO_new_ssl_connect(ctx));
 126     SSL *ssl;
 127     T(BIO_get_ssl(sbio, &ssl));
 128     T(SSL_set_mode(ssl, SSL_MODE_AUTO_RETRY));
 129     if (cipher_list)
 130         T(SSL_set_cipher_list(ssl, cipher_list));
 131 #if 0
 132     /* Does not work with reneg. */
 133     BIO_set_ssl_renegotiate_bytes(sbio, 100 * 1024);
 134 #endif
 135     T(SSL_set_fd(ssl, server));
 136     T(BIO_do_handshake(sbio) == 1);
 137
 138     printf("Protocol: %s\n", SSL_get_version(ssl));
 139     printf("Cipher:   %s\n", SSL_get_cipher_name(ssl));
 140     if (verbose) {
 141         SSL_SESSION *sess = SSL_get0_session(ssl);
 142         SSL_SESSION_print_fp(stdout, sess);
 143     }
 144
 145     X509 *cert;
 146     T(cert = SSL_get_peer_certificate(ssl));
 147     X509_free(cert);
 148     int verify = SSL_get_verify_result(ssl);
 149     printf("Verify:   %s\n", X509_verify_cert_error_string(verify));
 150     if (verify != X509_V_ERR_DEPTH_ZERO_SELF_SIGNED_CERT)
 151         err(1, "invalid SSL_get_verify_result");
 152
 153     /* Send data to server. */
 154     char buf[1024];
 155     int i;
 156     memset(buf, 'c', sizeof(buf));
 157     for (i = 0; i < KTRANSFER; i++) {
 158         T(BIO_write(sbio, buf, sizeof(buf)) == sizeof(buf));
 159     }
 160     (void)BIO_shutdown_wr(sbio);
 161
 162     /* Receive data from server. */
 163     for (i = 0; i < KTRANSFER; i++) {
 164         int k;
 165         int n = BIO_read(sbio, buf, sizeof(buf));
 166
 167         if (n != sizeof(buf)) {
 168             printf("i:%d BIO_read:%d SSL_get_error:%d\n", i, n,
 169                 SSL_get_error(ssl, n));
 170             ERR_print_errors_fp(stderr);
 171             err(1, "BIO_read");
 172         }
 173
 174         for (k = 0; k < sizeof(buf); k++)
 175             if (buf[k] != 's')
 176                 err(1, "corruption from server");
 177     }
 178
 179     i = BIO_get_num_renegotiates(sbio);
 180     if (i)
 181         printf("Renegs:   %d\n", i);
 182     BIO_free_all(sbio);
 183     SSL_CTX_free(ctx);
 184
 185     return 0;
 186 }
 187
 188 /* Generate simple cert+key pair. Based on req.c */
 189 static struct certkey certgen(const char *algname, const char *paramset)
 190 {
 191     /* Keygen. */
 192     EVP_PKEY *tkey;
 193     T(tkey = EVP_PKEY_new());
 194     T(EVP_PKEY_set_type_str(tkey, algname, strlen(algname)));
 195     EVP_PKEY_CTX *ctx;
 196     T(ctx = EVP_PKEY_CTX_new(tkey, NULL));
 197     T(EVP_PKEY_keygen_init(ctx));
 198     if (paramset)
 199         T(EVP_PKEY_CTX_ctrl_str(ctx, "paramset", paramset));
 200     EVP_PKEY *pkey = NULL;
 201     T((EVP_PKEY_keygen(ctx, &pkey)) == 1);
 202     EVP_PKEY_CTX_free(ctx);
 203     EVP_PKEY_free(tkey);
 204
 205     /* REQ. */
 206     X509_REQ *req = NULL;
 207     T(req = X509_REQ_new());
 208     T(X509_REQ_set_version(req, 0L));
 209     X509_NAME *name;
 210     T(name = X509_NAME_new());
 211     T(X509_NAME_add_entry_by_txt(name, "O", MBSTRING_ASC, "Test CA", -1, -1, 0));
 212     T(X509_NAME_add_entry_by_txt(name, "CN", MBSTRING_ASC, "Test Key", -1, -1, 0));
 213     T(X509_REQ_set_subject_name(req, name));
 214     T(X509_REQ_set_pubkey(req, pkey));
 215     X509_NAME_free(name);
 216
 217     /* Cert. */
 218     X509 *x509ss = NULL;
 219     T(x509ss = X509_new());
 220     T(X509_set_version(x509ss, 2));
 221     BIGNUM *brnd = BN_new();
 222     T(BN_rand(brnd, 20 * 8 - 1, -1, 0));
 223     T(BN_to_ASN1_INTEGER(brnd, X509_get_serialNumber(x509ss)));
 224     T(X509_set_issuer_name(x509ss, X509_REQ_get_subject_name(req)));
 225     T(X509_gmtime_adj(X509_getm_notBefore(x509ss), 0));
 226     T(X509_time_adj_ex(X509_getm_notAfter(x509ss), 1, 0, NULL));
 227     T(X509_set_subject_name(x509ss, X509_REQ_get_subject_name(req)));
 228     T(X509_set_pubkey(x509ss, X509_REQ_get0_pubkey(req)));
 229     X509_REQ_free(req);
 230     BN_free(brnd);
 231
 232     X509V3_CTX v3ctx;
 233     X509V3_set_ctx_nodb(&v3ctx);
 234     X509V3_set_ctx(&v3ctx, x509ss, x509ss, NULL, NULL, 0);
 235     X509_EXTENSION *ext;
 236     T(ext = X509V3_EXT_conf_nid(NULL, &v3ctx, NID_basic_constraints, "critical,CA:TRUE"));
 237     T(X509_add_ext(x509ss, ext, 0));
 238     X509_EXTENSION_free(ext);
 239     T(ext = X509V3_EXT_conf_nid(NULL, &v3ctx, NID_subject_key_identifier, "hash"));
 240     T(X509_add_ext(x509ss, ext, 1));
 241     X509_EXTENSION_free(ext);
 242     T(ext = X509V3_EXT_conf_nid(NULL, &v3ctx, NID_authority_key_identifier, "keyid:always,issuer"));
 243     T(X509_add_ext(x509ss, ext, 2));
 244     X509_EXTENSION_free(ext);
 245
 246     EVP_MD_CTX *mctx;
 247     T(mctx = EVP_MD_CTX_new());
 248     T(EVP_DigestSignInit(mctx, NULL, NULL, NULL, pkey));
 249     T(X509_sign_ctx(x509ss, mctx));
 250     EVP_MD_CTX_free(mctx);
 251 #if 0
 252     /* Print cert in text format. */
 253     X509_print_fp(stdout, x509ss);
 254 #endif
 255 #if 0
 256     /* Print cert in PEM format. */
 257     BIO *out = BIO_new_fp(stdout, BIO_NOCLOSE | BIO_FP_TEXT);
 258     PEM_write_bio_X509(out, x509ss);
 259     BIO_free_all(out);
 260 #endif
 261     return (struct certkey){ .pkey = pkey, .cert = x509ss };
 262 }
 263
 264 int test(const char *algname, const char *paramset)
 265 {
 266     int ret = 0;
 267
 268     printf(cBLUE "Test %s", algname);
 269     if (paramset)
 270         printf(cBLUE ":%s", paramset);
 271     printf(cNORM "\n");
 272
 273     struct certkey ck;
 274     ck = certgen(algname, paramset);
 275
 276     int sockfd[2];
 277     if (socketpair(AF_LOCAL, SOCK_STREAM, 0, sockfd) == -1)
 278         err(1, "socketpair");
 279
 280     setpgid(0, 0);
 281
 282     /* Run server in separate process. */
 283     pid_t server_pid = fork();
 284     if (server_pid < 0)
 285         err(1, "fork server");
 286     if (server_pid == 0) {
 287         ret = s_server(ck.pkey, ck.cert, sockfd[1]);
 288         X509_free(ck.cert);
 289         EVP_PKEY_free(ck.pkey);
 290         exit(ret);
 291     }
 292
 293     /* Run client in separate process. */
 294     pid_t client_pid = fork();
 295     if (client_pid < 0)
 296         err(1, "fork client");
 297     if (client_pid == 0) {
 298         ret = s_client(sockfd[0]);
 299         X509_free(ck.cert);
 300         EVP_PKEY_free(ck.pkey);
 301         exit(ret);
 302     }
 303
 304     /* Wait for first child to exit. */
 305     int status;
 306     pid_t exited_pid = wait(&status);
 307     ret = (WIFEXITED(status) && WEXITSTATUS(status)) ||
 308         (WIFSIGNALED(status) && WTERMSIG(status));
 309     if (ret) {
 310         warnx(cRED "%s child %s with %d %s" cNORM,
 311             exited_pid == server_pid? "server" : "client",
 312             WIFSIGNALED(status)? "killed" : "exited",
 313             WIFSIGNALED(status)? WTERMSIG(status) : WEXITSTATUS(status),
 314             WIFSIGNALED(status)? strsignal(WTERMSIG(status)) : "");
 315
 316         /* If first child exited with error, kill other. */
 317         warnx("terminating %s by force",
 318             exited_pid == server_pid? "client" : "server");
 319         kill(exited_pid == server_pid? client_pid : server_pid, SIGTERM);
 320     }
 321
 322     exited_pid = wait(&status);
 323     /* Report error unless we killed it. */
 324     if (!ret && (!WIFEXITED(status) || WEXITSTATUS(status)))
 325         warnx(cRED "%s child %s with %d %s" cNORM,
 326             exited_pid == server_pid? "server" : "client",
 327             WIFSIGNALED(status)? "killed" : "exited",
 328             WIFSIGNALED(status)? WTERMSIG(status) : WEXITSTATUS(status),
 329             WIFSIGNALED(status)? strsignal(WTERMSIG(status)) : "");
 330     ret |= (WIFEXITED(status) && WEXITSTATUS(status)) ||
 331         (WIFSIGNALED(status) && WTERMSIG(status));
 332
 333     /* Every responsible process should free this. */
 334     X509_free(ck.cert);
 335     EVP_PKEY_free(ck.pkey);
 336 #ifdef __SANITIZE_ADDRESS__
 337     /* Abort on the first (hopefully) ASan error. */
 338     if (ret)
 339         _exit(ret);
 340 #endif
 341     return ret;
 342 }
 343
 344 int main(int argc, char **argv)
 345 {
 346     int ret = 0;
 347
 348     setenv("OPENSSL_ENGINES", ENGINE_DIR, 0);
 349     OPENSSL_add_all_algorithms_conf();
 350     ERR_load_crypto_strings();
 351     ENGINE *eng;
 352     T(eng = ENGINE_by_id("gost"));
 353     T(ENGINE_init(eng));
 354     T(ENGINE_set_default(eng, ENGINE_METHOD_ALL));
 355
 356     char *p;
 357     if ((p = getenv("VERBOSE")))
 358         verbose = atoi(p);
 359
 360     /* ret |= test("rsa", NULL); */
 361     cipher_list = "LEGACY-GOST2012-GOST8912-GOST8912";
 362     ret |= test("gost2012_256", "A");
 363     ret |= test("gost2012_256", "B");
 364     ret |= test("gost2012_256", "C");
 365     ret |= test("gost2012_256", "TCA");
 366     ret |= test("gost2012_512", "A");
 367     ret |= test("gost2012_512", "B");
 368     ret |= test("gost2012_512", "C");
 369
 370     ENGINE_finish(eng);
 371     ENGINE_free(eng);
 372
 373     if (ret)
 374         printf(cDRED "= Some tests FAILED!\n" cNORM);
 375     else
 376         printf(cDGREEN "= All tests passed!\n" cNORM);
 377     return ret;
 378 }